Химические реакторы

балансы химико-технологических процессов: Методические указания. - Нижнекамск, НХТИ КНИТУ, 2012.

- 73 с. 2. Бесков В.С. Общая химическая технология: Учеб. для вузов. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2008. – 452 с. 3. Беспалов А. В., Галеев Э. М., Тихомиров В. М., Алексеев В. М., Харитонов Н.И. Системы управления химико-технологическими процессами: Учебник для вузов. Изд-во: Физматлит, издательско-книготорговый центр «Академкнига», 2007. – 690 с. 4. Никишова Н.И., Скворцова Н.Н., Акулова Ю.П. Общая химическая технология: Учеб. пособие.  СПб.: СПбГУНиПТ, 2009.  171 с. 5. Швалев Ю.Б., Коробочкин В.В.. Общая химическая технология. Химические процессы и реакторы: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 180 с.

Лекция 1

Учебное пособие по курсу «Общая химическая технология» для студентов специальностей

240701, 240702, 240706, 240901 очной и очно-заочной форм обучения. - Бийск, БТИ АлтГТУ, 2007. - 106 с.
Баймухамбетова М.Г., Рыжак Ю.Ф. Общая химическая технология: Методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения. - Павлодар, ПГУ им. С. Торайгырова, 2007. – 36 с.
Гусев Н.В. Комплексная автоматизация технологических процессов. Томск.: ТПУ, 2011. - 101с.
Давидан Г.М. и др. Общая химическая технология: Учеб. пособие. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. – 264 с.
Игнатович Э.В. Химическая техника. Процессы и аппараты. - М.: Техносфера, 2007. - 552 с.
Калекин В.С., Михайлец С.Н. Гидравлика и теплотехника: Учебное пособие. Изд-во: ОмГТУ, 2007. - 34с.
Лабораторный практикум по общей химической технологии: учебное пособие/ (Ю.Б. Швалев и др.).; под редакцией В.С.Бескова.- М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. - 279с.: ил.
Руппель А.А. Анализ и синтез систем автоматизации технологических процессов. Изд-во: СибАДИ, 2007. - 102 с.

Лекция 1

– Каталог химических ресурсов.
3. http://www.pxty.ru - РХТУ им. Менделеева.
4. http://ftp.kinetics.nsc.ru/chichinin/rindex.htm

- Электронная библиотека Института Катализа.

Лекция 1

преобразование вещества.

В иерархической структуре химической технологии реактор занимает центральное

и основополагающее место. Это сердце любого химико-технологического процесса. При производстве любого химического продукта именно в реакторе, в ходе той или иной химической реакции, происходит преобразование одних веществ, в другие.

Задача минимум этого курса научиться понимать, как работает химический реактор, какие процессы в нем происходят, выделять существенные факторы и параметры и определять несущественные. Научиться анализировать все имеющиеся данные, и по возможности имеющиеся тренды (температуры, давления, расходы и т.д.), построить некоторую модель рабочего процесса и на его основе оптимизировать работу реактора.

Лекция 1

получить целевой продукт из
исходного сырья.
Все эти операции входят в

состав трех основных стадий, характерных практически для каждого химико-технологического процесса.

Лекция 1

к проведению химической реакции.
На второй стадии
реагенты подвергают химическому

взаимодействию.
На последней стадии
проводят аключительные операции связаны выделением из реакционной смеси целевого продукта и доведение показателей его качества до соответствующих стандартов.
Элементами химико-технологической системы являются перечисленные выше процессы тепло- и массообмена, гидромеханические, химические и т. д.

Лекция 1

и т.д.), определяющих условия работы аппарата или системы аппа­ратов.
Оптимальные условия

ведения процесса - это сочетание основных параметров (температуры, давления, состава исходной реакционной смеси и т. д.), позволяющее получить наибольший выход продукта с высокой скоростью или обеспечить наименьшую себестоимость при соблюдении условий рационального использования сырья и энергии и минимизации возможного ущерба окружающей среде.

Лекция 1

видами связей (прямых, обратных, последовательных, параллельных), позволяющая получить заданный продукт

заданного качества из природного сырья или полуфабрикатов.

Лекция 1

судят прежде всего по экономическим показателям, таким, как приведенные затраты,

себестоимость продукции и т.д.
Они характеризуют весь процесс в целом, его конечный результат, не входя в детальное рассмотрение внутренней сущности, особенностей процесса.
Определение полезности и эффективности химического производства и технологического процесса в нем производится по разным показателям, которые выделяют в основные группы.

Лекция 1

в единицу времени:


где:
П – производительность;
nR - количество продукта;

t - время.

Лекция 1

- его объему, площади поперечного сечения и т. д.




где:
V

- объем аппарата.
Интенсивность измеряется в кг/(ч·м3), т/(сут·м3) и т.д.

Лекция 1

на получение единицы продукта. Единица измерения величины расходного коэффициента: кг/кг;

т/т, м3/т, м3/м3 и т.д.
Безразмерные характеристики материального баланса:
степень превращении (конверсия) исходного реагента, выход продукта и селективность.
Качество продукта
Удельные капитальные затраты

Лекция 1

возникающих при работе производства, на показатели процесса, возможность управления им.
Надежность
Безопасность

функционирования
Чувствительность
Управляемость и регулируемость

Лекция 1

определяют комфортность работы на данном производстве и его влияние на

окружающую среду
Безвредность обслуживания
Степень автоматизации и механизации
Экологическая безопасность

Лекция 1

в нем химических превращений.
Устройство - искусственный объект, имеющий внутреннюю структуру,

созданный для выполнения определённых функций, обычно в области техники (техническое устройство).
Аппара́т в технике - техническое устройство, обеспечивающее воздействие на объект каким-либо видом энергии с целью изменения объекта или определения его характеристик

Лекция 1

ТВ - твердый реагент; К - катализатор;
Н - насадка;

Т - теплоноситель; Хг - холодный газ; Топл - топливо

Лекция 1

следующие признаки классификации химических реакторов и режимов их работы:
1)

режим движения реакционной среды (гидродинамическая обстановка в реакторе);
2) условия теплообмена в реакторе;
3) фазовый состав реакционной смеси;
4) способ организации процесса;
5) характер изменения параметров процесса во времени;
6) конструктивные характеристики.

Лекция 1

аппараты с перемешиванием механической мешалкой или циркуляционным насосом.
Реакторы вытеснения –

трубчатые аппараты, имеющие вид удлиненного канала. В трубчатых реакторах перемешивание имеет локальный характер и вызывается неравномерностью распределения скорости потока и ее флуктуациями, а также завихрениями.
В теории химических реакторов обычно сначала рассматривают два идеальных аппарата – реактор идеального, или полного, смешения и реактор идеального, или полного, вытеснения.

Лекция 1

поглощающаяся в результате химических процессов, расходуется на «внутренний» теплообмен –

на нагрев или охлаждение реакционной смеси.
Изотермический - за счет теплообмена с окружающей средой в нем обеспечивается постоянство температуры
Политропический - тепловой эффект химической реакции частично компенсируется за счет теплообмена с окружающей средой, а частично вызывает изменение температуры реакционной смеси
Автотермический - поддержание необходимой температуры процесса осуществляется только за счет теплоты химического процесса без использования внешних источников энергии.

Лекция 1

вещества; П - продукты; Т - теплоноситель
Лекция 1

подразделяют на аппараты для газофазных и жидкофазных реакций.
Аппараты для

проведения гетерогенных процессов, в свою очередь, подразделяют на газожидкостные реакторы, реакторы для процессов в системах газ – твердое вещество, жидкость твердое вещество и др. Выделяют также реакторы для проведения гетерогенно-каталитических процессов.

Лекция 1

(способ подвода реагентов и отвода продуктов) могут быть периодические, непрерывные

и полунепрерывные (полупериодические). В соответствии с этим и реакторы подразделяют на периодические, непрерывного и полунепрерывного (полупериодического) действия

Лекция 1

- периодически действующий реактор идеального смешения; все компоненты загружаются
сразу

и состав реакционной массы изменяется во времени;
б, г - реакторы непрерывного действия с установившимся потоком; состав реакционной смеси в каждой точке реактора постоянен во времени;
в, д - реактор полупериодического действия; состав и количество вещества в реакторе изменяются во времени в зависимости от способа проведения процесса.

Лекция 1

- протекание химической реакции в произвольно выбранной точке характеризуется одинаковыми

значениями концентраций реагентов или продуктов, температуры, скорости и других параметров процесса в любой момент времени
Нестационарный режим - в произвольно выбранной точке происходят изменения параметров химического процесса во времени по тому или иному закону

Лекция 1

и по ряду конструктивных характеристик, оказывающих влияние на расчет и

изготовление аппаратов.
По этому принципу классификации можно выделить такие типы реакторов:
емкостные реакторы (автоклавы; реакторы-камеры; вертикальные и горизонтальные цилиндрические конверторы и т.п.);
колонные реакторы (реакторы-колонны насадочного и тарельчатого типа;
каталитические реакторы с неподвижным, движущимся и псевдоожиженным слоем катализатора; полочные реакторы);
реакторы типа теплообменника;
реакторы типа реакционной печи (шахтные, полочные, камерные, вращающиеся печи и т.п.).

Лекция 1

следующими данными:
величинами, характеризующими скорость протекания химических превращений, а также теплопередачи

и массопередачи;
внешними ограничениями, накладываемыми технологическим оборудованием, такими как тип реактора, геометрия аппарата, от которой зависят гидравлическая и гидродинамическая модели,


Исходным соотношением является общий материальный баланс, составленный по одному или нескольким компонентам реакционной смеси.

Лекция 1

Л., «Химия», 1967. 328 с.
Батунер Л. М., Позин М. Е.

Математические методы в химической технике. Л., «Химия», 1971. 824 с.
Безденежных А. А. Математические модели химических реакторов. Киев, «Технiка», 1970. 176 с.
Брайнес С. Введение в теорию и расчеты химических и нефтехимических реак­торов. М., «Химия», 1976. 232 с.
Вейлас С. Химическая кинетика и расчеты промышленных реакторов. М., «Химия», 1967. 416 с.
Данквертс П. В. Газо-жидкостные реакции. М., «Химия», 1973. 296 с.
Денбиг К. Д. Теория химических реакторов. М., «Наука», 1968. 191 с.
Жоров Ю. М. Расчеты и исследования химических процессов нефтепереработки. М., «Химия», 1973. 216 с.
Катализ в кипящем слое. Под ред. проф. И. П. Мухленова. Л., «Химия», 1971. 312 с.
Кафаров В. В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. М., «Химия», 1976. 464 с.

Лекция 1

«Химия»; 1967. 223 с.
Крамерс X., Вестертерп К Химические реакторы. Расчет

и управление ими. М., «Химия», 1967. 264 с.
Лебедев Н. Я., Манаков М. Н., Швец В. Ф. Теория технологических процессов основного органического и нефтехимического синтеза. М., «Химия», 1975. 478 с.
Левеншпиль О. Инженерное оформление химических процессов. М., «Химия», 1969. 624 с.
Михаил Р., Кырлогану К. Реакторы в химической промышленности. Л., «Химия», 1968. 388 с.
АН АзССР, 1950. 280 с. Нагиев М. Ф. Учение о рециркуляционных процессах в химической технологии.
Холланд Ф., Чапман Ф. Химические реакторы и смесители для жидкофазных процессов. М., «Химия», 1974. 208 с.
Чернобыльский И. Я., Хайтин Б. Ш. Полимеризационные аппараты. Киев, Технiкa, 1963. 164 с.

Лекция 1